JP7257025B2 - 流体供給システム - Google Patents

Description

本発明は、流体供給システムに係り、特に複数の流体ラインのパージ処理が可能な流体供給システムに関する。

特許文献１には、複数のパージラインと、これらのパージラインにそれぞれ接続される複数の流体ラインと、これらの流体ラインにそれぞれ設けられる複数の開閉弁とを備えたガス供給装置が開示されている。この装置は、複数のパージラインにパージガスを常時供給しながら開閉弁を開作動することにより、パージラインを介して流体ラインから処理ガスを供給する。

この装置には、複数の流体ラインが接続される共通ガス供給配管たる合流ラインは存在しないため、流体供給システムにおける処理ガスの残留、混合、反応、及び反応物の発生を低減することができる、とされている。

特開２０１７－１９０４９２号公報

上記特許文献１の場合には、複数のパージラインにパージガスを常時供給しなければならないため、パージガスの消費が膨大な量となり、流体供給システムの運用コストが増大するおそれがある。また、処理ガスはパージガスと常時混合することとなるため、処理ガスの純度が低下し、処理プロセスで製造する例えば半導体基板の生成膜などの性状が悪化するおそれもある。

従って、合流ラインを備えた流体供給ラインにおいて、合流ラインにおける処理ガスなどの流体の残留、混合、反応、及び反応物の発生を低減可能な信頼性の高い流体供給システムが求められている。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、合流ラインにおける流体の残留、混合、反応、及び反応物の発生を低減することができる、信頼性の高い流体供給システムを提供することにある。

本発明は以下の態様として実現することができる。
本態様に係る流体供給システムは、複数の流体ラインと、複数の流体ラインの下流端に接続される合流ラインと、複数の流体ラインにそれぞれ設けられる第１三方弁と、複数の流体ラインに第１三方弁を介して接続される第１パージラインと、合流ラインに開閉弁を介して接続される第２パージラインとを備え、第２パージラインの下流端は、合流ラインの上流端に接続され、複数の流体ラインは、流体の流量を制御する流量制御装置と、流量制御装置から合流ラインに至る低圧ラインと、低圧ラインに設けられる第２三方弁とをそれぞれ備え、低圧ラインに第２三方弁を介して接続される第３パージラインをさらに備える。

また、本態様に係る前述した流体供給システムにおいて、第２パージラインの上流端は、第１パージラインの下流端に接続される。

また、本態様に係る前述した流体供給システムにおいて、複数の流体ラインの少なくとも何れか１つをパージ処理するとき、当該流体ラインに第１三方弁を介して第１パージラインからパージガスを供給するととともに、開閉弁を介して第２パージラインから合流ラインにパージガスを供給する。

また、本態様に係る前述した流体供給システムにおいて、複数の流体ラインの少なくとも何れか１つをパージ処理するとき、第１パージライン及び第２パージラインからパージガスを供給するとともに、第２三方弁を介して第３パージラインから低圧ラインを経て合流ラインにパージガスを供給する。

本発明の前述した態様によれば、合流ラインにおける流体の残留、混合、反応、及び反応物の発生を低減することができる、信頼性の高い流体供給システムを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る流体供給システムの系統図である。 本発明の第２実施形態に係る流体供給システムの系統図である。

以下、図面に基づき本発明の各実施形態に係る流体供給システムについて説明する。なお、以降に説明する流体が流れる各ラインは配管であっても良いし、流路が形成されたマニホールドであっても良い。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る流体供給システム１の系統図を示す。流体供給システム１は、種々の流体が流れる流体ライン４を複数配列して構成されている。

図１の流体供給システム１は、半導体製造装置のガス供給システムなどに用いられ、例えば７本の流体ライン４が設けられている。各流体ライン４には、異なるＧＡＳ１～７を個別に供給することが可能である。なお、以降、流体ライン４を流れる流体を処理ガスということもある。

各流体ライン４には、ＧＡＳ１が流れる流体ライン４を代表して符号を付すと、矢印で示す流れ方向の順に、フィルタ６、開閉弁８、レギュレータ１０、圧力計１２、開閉弁１４、第１三方弁１６、流体の流量を制御する流量制御装置１８、開閉弁２０が配置されている。各流体ライン４の下流端４ａには１本の合流ライン２２が接続されている。

流体供給システム１を半導体製造装置のガス供給システムとして用いる場合、流体ライン４から合流ライン２２に流入した処理ガスは、処理ガスの反応を行うためのチャンバ２４などに供給される。流体供給システム１には、各流体ライン４を流れた処理ガスをパージして不活性ガスで置換するための第１パージライン２６が設けられている。

本実施形態の第１パージライン２６は、例えば窒素（Ｎ２）ガスが流れるＮ２パージラインであって、矢印で示す流れ方向の順に、流体ライン４と同様のフィルタ６、開閉弁８、レギュレータ１０、圧力計１２、開閉弁１４と、逆止弁２８とが配置されている。第１パージライン２６は、逆止弁２８の下流において、各流体ライン４に第１三方弁１６を介して接続されている。

さらに、本実施形態の流体供給システム１には第２パージライン３０が設けられている。第２パージライン３０には開閉弁３２が設けられ、第２パージライン３０は合流ライン２２に開閉弁３２を介して接続される。第２パージライン３０の下流端３０ａは、合流ライン２２の上流端（末端）２２ａに接続されている。また、第２パージライン３０の上流端３０ｂは、第１パージライン２６の下流端（末端）２６ａに接続されている。

各流体ライン４の少なくとも何れか１つをパージ処理するときは、処理ガスを流した流体ライン４に第１三方弁１６を介して第１パージライン２６からＮ２ガス（パージガス）を供給し、この流体ライン４をパージ処理する。併せて、合流ライン２２に開閉弁３２を介して第２パージライン３０からＮ２ガスを供給し、合流ライン２２をパージ処理する。

第１及び第２パージライン２６、３０によるパージ処理は、図示しない制御ユニットからの指令に基づいて、各第１三方弁１６の弁体の切り換え及び開閉弁３２の開閉によって自動で行われる。なお、第１及び第２パージライン２６、３０によるパージ処理は、同時に行っても良いし、第１パージライン２６によるパージ処理後に第２パージライン３０によるパージ処理を行うようにしても良い。

以上のように、本実施形態の流体供給システム１は、合流ライン２２に接続された第２パージライン３０を備えることにより、合流ライン２２における処理ガスの残留、混合、反応、及び反応物の発生を低減することができる。
具体的には、１本の流体ライン４に処理ガスを流した後、この流体ライン４に第１三方弁１６を介して第１パージライン２６からＮ２ガスを供給し、この流体ライン４をパージ処理する。

併せて、合流ライン２２に開閉弁３２を介して第２パージライン３０からＮ２ガスを供給し、合流ライン２２をパージ処理する。これにより、合流ライン２２を備えた流体供給システム１において、流体ライン４のパージ処理に加え、合流ライン２２のためだけのパージ処理を別個に行うことができる。従って、流体ライン４のパージ処理後に合流ライン２２に処理ガスが残留し、別の流体ライン４に異なる処理ガスを流した場合、合流ライン２２において異なる処理ガスが混合して反応し、反応物が合流ライン２２に発生するようなことを抑制可能である。

また、第２パージライン３０の下流端３０ａは、合流ライン２２の上流端２２ａに接続される。これにより、例えば、合流ライン２２の最も上流側に位置する流体ライン４にＧＡＳ７を流した後であっても、合流ライン２２に残留したＧＡＳ７を上流端２２ａから確実にパージ処理することができる。従って、合流ライン２２における処理ガスの残留、混合、反応、及び反応物の発生をより一層確実に低減することができる。

また、合流ライン２２の最も上流側に位置する流体ライン４を流れるＧＡＳ７の比重が他のＧＡＳ１～６よりも大きい場合、ＧＡＳ７が流れる流体ライン４の使用後に他の流体ライン４を使用してパージ処理したとしても合流ライン２２にＧＡＳ７が残留し易い。このような場合であっても、合流ライン２２に残留した処理ガスを合流ライン２２の上流端２２ａから確実にパージ処理可能である。

また、第２パージライン３０の上流端３０ｂは、第１パージライン２６の下流端２６ａに接続される。これにより、例えば第１パージライン２６が既に設けられている場合、第１パージライン２６を利用し、その下流端２６ａから第２パージライン３０を延設するだけの簡単な改造により、第２パージライン３０によるパージ処理を行うことができる。

＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態に係る流体供給システム１について説明する。図２は、本実施形態に係る流体供給システム１の系統図を示す。本実施形態の流体供給システム１は、第１実施形態で説明した第１及び第２パージライン２６、３０に加え、第３パージライン３４をさらに備えている。

また、各流体ライン４には、流量制御装置１８から合流ライン２２に至る範囲に低圧ライン４ｂがそれぞれ形成されている。低圧ライン４ｂは、流量制御装置１８において弁体などにより流路が絞られることによって、流体ライン４の流量制御装置１８の下流側に形成される。各低圧ライン４ｂの開閉弁２０の下流側には、それぞれ第２三方弁３６が設けられている。

本実施形態の第３パージライン３４は、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスが流れるＡｒパージラインであって、矢印で示す流れ方向の順に、流体ライン４と同様のフィルタ６、開閉弁８、レギュレータ１０、圧力計１２、開閉弁１４、流量制御装置１８、開閉弁２０が配置されている。第３パージライン３４は、開閉弁１４の下流において、各低圧ライン４ｂに第２三方弁３６を介して接続されている。なお、図２においては、ＧＡＳ１が流れる流体ライン４を代表して低圧ライン４ｂ及び第２三方弁３６の符号を付している。

第３パージライン３４は、図２に示すように独立して設けても良いし、図示しない既存のパージラインから分岐して形成しても良い。また、第１パージライン２６又は第２パージライン３０と図示しない三方弁を介して接続し、当該三方弁の切り換えによって第１パージライン２６又は第２パージライン３０から分流し、第３パージライン３４にパージガスを供給しても良い。

本実施形態の場合、各流体ライン４の少なくとも何れか１つをパージ処理するときは、第１実施形態の場合と同様に第１及び第２パージライン２６、３０によるパージ処理を行う。併せて、処理ガスを流した流体ライン４の低圧ライン４ｂに設けられた第２三方弁３６を介して第３パージライン３４から該当する低圧ライン４ｂを経て合流ライン２２にＡｒガス（パージガス）を供給し、この低圧ライン４ｂをパージ処理する。

第３パージライン３４によるパージ処理は、前述した制御ユニットからの指令に基づいて、該当する第２三方弁３６の弁体の切り換えによって自動で行われる。なお、第３パージライン３４によるパージ処理は、第１及び第２パージライン２６、３０によるパージ処理と同時に行っても良いし、第１及び第２パージライン２６、３０によるパージ処理後に行っても良い。

また、第１パージライン２６によるパージ処理後に、第２及び第３パージライン３０、３４によるパージ処理を同時に行っても良いし、第１パージライン２６によるパージ処理、第３パージライン３４によるパージ処理を順に行った後に第２パージライン３０によるパージ処理を行うようにしても良い。

以上のように、本実施形態の流体供給システム１は、低圧ライン４ｂに接続された第３パージライン３４を備えることにより、低圧ライン４ｂ及び合流ライン２２における処理ガスの残留、混合、反応、及び反応物の発生をより一層確実に低減することができる。具体的には、１本の流体ライン４に処理ガスを流した後、この流体ライン４を第１パージライン２６によりパージ処理し、第２パージライン３０により合流ライン２２をパージ処理し、さらに、第３パージライン３４により低圧ライン４ｂをパージ処理することができる。

低圧ライン４ｂでは、流量制御装置１８において弁体などにより流路が絞られることによって低圧となるため、流体ライン４の他の部位に比べて処理ガスが残留し易い。しかし、第３パージライン３４によるパージ処理を行うことにより、低圧ライン４ｂ、及びその下流に位置する合流ライン２２を確実にパージ処理することができる。従って、低圧ライン４ｂ、及び合流ライン２２における処理ガスの残留、混合、反応、及び反応物の発生をより一層確実に低減することができ、流体供給システム１の信頼性をさらに高めることができる。

以上で本発明の各実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、流体ライン４、第１～第３パージライン２６、３０、３４に設けられる機器は、前述したものに限定されない。また、第１～第３パージライン２６、３０、３４に使用されるパージガスは、前述したものに限定されない。

また、流体供給システム１は、半導体製造装置のガス供給システムに限らず、液体の流体供給システムにも適用可能であり、また、半導体製造プロセス以外の種々のプロセスにも用いることができる。

１ 流体供給システム
４ 流体ライン
４ａ 流体ラインの下流端
４ｂ 低圧ライン
１４ 開閉弁
１６ 第１三方弁
１８ 流量制御装置
２２ 合流ライン
２２ａ 合流ラインの上流端（末端）
２６ 第１パージライン
２６ａ 第１パージラインの下流端（末端）
３０ 第２パージライン
３０ａ 第２パージラインの下流端
３０ｂ 第２パージラインの上流端
３４ 第３パージライン
３６ 第２三方弁

Claims (4)

1. 複数の流体ラインと、
   前記複数の流体ラインの下流端に接続される合流ラインと、
   前記複数の流体ラインにそれぞれ設けられる第１三方弁と、
   前記複数の流体ラインに前記第１三方弁を介して接続される第１パージラインと、
   前記合流ラインに開閉弁を介して接続される第２パージラインと
   を備え、
   前記第２パージラインの下流端は、前記合流ラインの上流端に接続され、
   前記複数の流体ラインは、
   流体の流量を制御する流量制御装置と、
   前記流量制御装置から前記合流ラインに至る低圧ラインと、
   前記低圧ラインに設けられる第２三方弁と
   をそれぞれ備え、
   前記低圧ラインに前記第２三方弁を介して接続される第３パージラインをさらに備える、流体供給システム。
2. 前記第２パージラインの上流端は、前記第１パージラインの下流端に接続される、請求項１に記載の流体供給システム。
3. 前記複数の流体ラインの少なくとも何れか１つをパージ処理するとき、当該流体ラインに前記第１三方弁を介して前記第１パージラインからパージガスを供給するととともに、前記開閉弁を介して前記第２パージラインから前記合流ラインにパージガスを供給する、請求項１又は２に記載の流体供給システム。
4. 前記複数の流体ラインの少なくとも何れか１つをパージ処理するとき、前記第１パージライン及び前記第２パージラインからパージガスを供給するとともに、前記第２三方弁を介して前記第３パージラインから前記低圧ラインを経て前記合流ラインにパージガスを供給する、請求項１から３の何れか一項に記載の流体供給システム。

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